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《华南理工大学》 2010年
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车用质子交换膜燃料电池瞬态响应特性研究

刘玮琳  
【摘要】: 质子交换膜燃料电池(PEMFC:Proton Exchange Membrane Fuel Cell)能量转换效率高,环境友好,可室温下实现快速启动,是目前很有希望应用于便携式电源、小型固定发电站、电动汽车等交通工具上的动力电源,其市场前景相当可观,已成为燃料电池研究中的主流。本文将以车用质子交换膜燃料电池为研究对象,基于集总参数模型建立PEMFC电堆模型分析动态响应特性,进行工作参数优化;基于分布参数模型建立交指型PEMFC单体模型分析膜中心温度分布特性。 在不考虑空气系统的时间滞后基础上分析减载时PEMFC发动机输出功率的瞬态响应特性。提高工作温度和工作压力有利于改善电池的性能;电池工作温度每提高20 oC,单体的功率将增加6.09%,温度为353K时性能最佳;压力升高对电池输出性能的影响在低压段比高压段略为显著。 在考虑空气系统的时间滞后基础上,基于集总参数模型利用MATLAB / SIMULINK软件平台建立电池的瞬态响应仿真模型。分析发动机负载从50 kW的稳态突然减载至30 kW时PEMFC发动机输出功率的瞬态响应特性。随着进气扰动的增大,电池堆的电压和功率输出所受影响也在增大。因此,为使输出的相对误差控制在±0.1%,进气扰动应低于2%。 各种类型的质子交换膜有其最佳工作温度范围,本文基于分布参数模型利用Fluent软件的PEMFC模块建立交指型PEMFC模型,分别分析其电流密度、阴、阳极加湿对电池输出性能及膜中心温度分布的影响。结果显示膜中心温度分布随着电流密度、阴、阳极加湿的变化呈现一定的变化趋势。电流密度越大,膜中心的温差越大;电池输出性能随着阳极气体湿度增加而提高;至于阴极加湿,不同的电流密度下呈现不同的趋势。 本文主要从计算机仿真的角度,对车用质子交换膜燃料电池的动态特性及膜中心温度分布特性进行研究,对于质子交换膜燃料电池的设计制造具有一定的指导意义,本文所建模型具有较强的可移植性和通用性,在此基础上,可进一步进行动力系统乃至整车系统的优化研究。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM911.4

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田春芝;电动汽车燃料电池系统现状研究与分析[J];北京汽车;2000年04期
2 田玉冬,朱新坚,曹广益;质子交换膜燃料电池的建模与控制[J];电池;2004年04期
3 崔东周,肖金生,潘牧,袁润章;质子交换膜燃料电池水、热、气管理[J];电池;2004年05期
4 沈春晖,潘牧,罗志平,袁润章;燃料电池质子交换膜内部增湿的研究[J];电池工业;2005年04期
5 陆天虹;唐亚文;刘长鹏;邢巍;;小型燃料电池商品化展望[J];电池工业;2005年06期
6 陈士忠,吴玉厚;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的实验性能研究[J];电机技术;2004年02期
7 陈维民,黄文迎,庞志成;电动车用质子交换膜燃料电池堆[J];电源技术;2000年03期
8 王俊,温旭辉,徐志捷;质子交换膜燃料电池电气性能实验及建模研究[J];电源技术;2001年01期
9 衣宝廉,韩明,张恩浚,曲天锡,邵志刚,林治银,孙德尧,张海峰,刘浩;千瓦级质子交换膜燃料电池[J];电源技术;1999年02期
10 任学佑;质子交换膜燃料电池的研究进展[J];中国工程科学;2005年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 朱蓉文;质子交换膜燃料电池中温度分布的模拟[D];武汉理工大学;2006年
2 余江洪;质子交换膜燃料电池堆的热模拟及优化[D];武汉理工大学;2006年
3 李忠华;质子交换膜燃料电池热模拟计算[D];武汉理工大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱红,许韵华,李战国;质子交换膜燃料电池的研究进展[J];北方交通大学学报;2003年06期
2 王金龙;王登峰;陈静;刘彬娜;黄文雪;;影响车用质子交换膜燃料电池性能的诸因素分析及试验[J];北京交通大学学报;2007年06期
3 张竹茜;贾力;张欣欣;;应用于质子交换膜燃料电池的数值优化方法[J];北京交通大学学报;2010年03期
4 陈海清,王金全,薛洪熙,王文平,王强;氢能与质子交换膜燃料电池[J];兵工自动化;2005年01期
5 简弃非;王丹;魏蕤;;交指型流场结构的质子交换膜燃料电池温度分布特性模拟[J];兵工学报;2009年09期
6 张健,张政;交指型电极的质子交换膜燃料电池阴极内传质过程的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年05期
7 范韬;;质子交换膜燃料电池及其在电动汽车上的应用[J];北京汽车;2009年04期
8 夏明智;许思传;李有才;乐伟;陈建立;周奕;;燃料电池汽车散热系统的设计[J];交通节能与环保;2007年06期
9 刘翔海;燃料电池及其相关技术在汽车领域的应用研究[J];汽车工业研究;2001年09期
10 彭澎;燃料电池技术及其在潜艇动力方面的应用前景[J];船电技术;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李吉刚;董中朝;孙杰;;已具备商业化开发基础的乙醇低温重整制氢技术[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年
2 余沛亮;;我国燃料电池技术发展现状概述[A];中国电池行业二十年发展历程[C];2009年
3 张胜刚;郭琰辉;林形形;王建黎;计建炳;;磺化聚醚醚酮/聚芳醚酮-苯并咪唑复合质子交换膜的制备与性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
4 罗志平;张玉平;潘牧;杜凯;;质子交换膜中水含量的研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
5 熊济时;肖金生;潘牧;袁润章;;不同截面流场的质子交换膜燃料电池模拟[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
6 张炳力;徐德胜;方运舟;;氢燃料电池电动汽车关键技术研究[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年
7 张炳力;徐德胜;方运舟;;氢燃料电池电动汽车关键技术研究[A];安徽节能减排博士科技论坛论文集[C];2007年
8 刘向;郭振波;张伟;王东;钱斌;;质子交换膜燃料电池膜电极组件性能研究[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
9 田浩;;质子交换膜燃料电池动态等效电路模型现状与展望[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
10 杜巍;徐元;黄成德;;Pt-TiO_2/C复合催化剂的制备及其电化学性能测试[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李国能;燃烧诱发热声不稳定特性及控制研究[D];浙江大学;2009年
2 于洁;固体氧化物燃料电池钙钛矿型复合氧化物阴极材料的研究[D];昆明理工大学;2009年
3 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
4 杨宇;基于汽车产业的新能源多层次发展研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 林海丹;磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
6 张杨;用于直接甲醇燃料电池的新型磺化聚芳醚酮质子交换膜材料的制备与性能研究[D];吉林大学;2011年
7 李伟伟;以Nb_2O_5·nH_2O为助剂的甲醇氧化电催化剂的制备与性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
8 王堃;木质生物质预处理、组分分离及酶解糖化研究[D];北京林业大学;2011年
9 高艳艳;提高直接液体燃料电池催化剂活性和抗中毒能力的新原理、新方法研究[D];山东大学;2011年
10 李文静;纳米金薄膜电极和纳米多孔钯电极的制备、修饰与电催化研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡兴涛;生物质快速热解制生物质油的实验研究[D];山东科技大学;2010年
2 石非;20kW燃料电池动力装置系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张世渊;新型石墨基复合材料双极板的制备[D];华东理工大学;2011年
4 许斌;Er_3Ni吸氢特性及热物性研究[D];浙江大学;2010年
5 黄健;PEMFC输出性能影响因素的仿真研究[D];昆明理工大学;2010年
6 林航昇;阳极负载IT-SOFC电解质薄膜的制备及性能研究[D];昆明理工大学;2010年
7 王洪红;疏水粘结剂对CCM催化层电性能和耐久性的影响[D];武汉理工大学;2007年
8 郭路;用于PEMFC双极板的新型Ni-Cr-Fe合金的制备[D];武汉理工大学;2010年
9 吴海蒙;燃料电池和超级电容混合发电系统中变换器设计与控制[D];浙江大学;2011年
10 王晓辉;燃料电池用聚苯乙烯基固体电解质膜的合成与表征[D];东华大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张健,张政;交指型电极的质子交换膜燃料电池阴极内传质过程的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年05期
2 沈培康;加快燃料电池产业化进程的建议[J];电池;2002年03期
3 胡鸣若,朱新坚,顾安忠,石玉美;质子交换膜燃料电池的水热管理[J];电池;2003年04期
4 刘志祥,毛宗强,王诚;质子交换膜燃料电池模型研究现状[J];电池;2004年01期
5 邱彦樵,许逸达,苏艾;质子交换膜燃料电池三维性能数值仿真[J];电池;2004年03期
6 崔东周,肖金生,潘牧,袁润章;质子交换膜燃料电池水、热、气管理[J];电池;2004年05期
7 詹志刚,肖金生,潘牧,袁润章;PEMFC气体扩散场数值模拟[J];电池;2004年06期
8 杜春雨,史鹏飞,尹鸽平;质子交换膜燃料电池的三维数学模型[J];电池;2005年04期
9 薛坤;肖金生;朱蓉文;潘牧;袁润章;;质子交换膜燃料电池的热源分析[J];电池;2006年04期
10 杜宇平,陈红雨,冯书丽,杨茂聪,蒋雄;质子交换膜燃料电池发展现状[J];电池工业;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 胡桂林;质子交换膜燃料电池内传递现象的数值模拟[D];浙江大学;2003年
2 吴金锋;质子交换膜燃料电池电流密度分布的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
3 詹志刚;质子交换膜燃料电池中水传输机理研究[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 周圆圆;质子交换膜燃料电池中的传递过程研究[D];清华大学;2004年
2 温小飞;质子交换膜燃料电池的热模拟及软件开发[D];武汉理工大学;2005年
3 刘福利;质子交换膜燃料电池内的流动和传质过程的数值分析[D];重庆大学;2005年
4 朱蓉文;质子交换膜燃料电池中温度分布的模拟[D];武汉理工大学;2006年
5 薛坤;PEM燃料电池的阴极增湿与水管理研究[D];武汉理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨贵恒,吕林,杨极;质子交换膜燃料电池及其在汽车上的应用[J];上海汽车;2004年06期
2 陆天虹,邢巍;燃料电池——并不十分遥远的环保型电化学发动机[J];新材料产业;2003年09期
3 陆天虹;直接醇类燃料电池——一种可能最早商品化的燃料电池[J];科学中国人;2005年01期
4 侯献军,颜伏伍,刘晓惠,刘淑筠,李小毅,任明;燃料电池电动汽车中的加湿技术研究[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2004年04期
5 陈海清,王金全,薛洪熙,王文平,王强;氢能与质子交换膜燃料电池[J];兵工自动化;2005年01期
6 王东,张伟,刘向;质子交换膜燃料电池及其空间应用[J];上海航天;2005年02期
7 杜春慧,陈建勇;质子交换膜燃料电池的应用研究[J];能源研究与信息;2002年01期
8 彭健;蒋柏泉;黄庆荣;王敏炜;;稀有金属在质子交换膜燃料电池中的应用研究[J];稀有金属;2007年S1期
9 刘呈则,朱新坚;质子交换膜燃料电池系统控制与应用现状[J];能源技术;2004年03期
10 刘教瑜,何青,杨艳;质子交换膜燃料电池车载系统智能控制算法研究[J];汽车科技;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭健;蒋柏泉;黄庆荣;王敏炜;;稀有金属在质子交换膜燃料电池中的应用研究[A];第五届全国稀有金属学术会议专辑[C];2006年
2 王衡东;叶寅;邱士龙;;辐射接枝膜在PEMFC中的应用[A];第6届辐射研究与辐射工艺学术年会论文集[C];2004年
3 陆天虹;;氢能时代和燃料电池[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
4 王树新;谢春刚;王延辉;;PEMFC-thermoengine:水下滑翔机动力新系统[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会成立大会暨第一届学术讨论会论文集[C];2008年
5 何琨;吴德荣;马紫峰;;大型乙烯裂解炉与固体氧化物燃料电池的联合[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
6 韩敏芳;彭苏萍;王立刚;;固体氧化物燃料电池制备方法评述[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 朱文菊;;燃料电池用石墨材料[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
8 董华;冯瑞香;艾新平;杨汉西;;一种直接硼氢化钾燃料电池[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 李碩仁;邱弘興;;燃料电池金属双极板现况与未来发展[A];智能制造技术研发及应用——第十三届海峡两岸机械工程技术交流会论文集[C];2010年
10 黄乃宝;梁成浩;郭华;;抛光液对304钢在模拟PEMFC阳极环境中电化学行为的影响[A];2008年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文摘要集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 祝同华 秦伟;我国燃料电池研究驶入发展快车道[N];中国电子报;2003年
2 姜虹;燃料电池为绿色奥运提供清洁能源[N];中国化工报;2002年
3 郑惠荣;21世纪的能源燃料电池[N];中国建材报;2001年
4 ;燃料电池-未来的燃料[N];中国汽车报;2000年
5 王晟 刘朝君;笔记本电脑与燃料电池[N];电脑报;2003年
6 刘四旦;燃料电池研发应立足四个重点[N];中国经济导报;2006年
7 本报记者 房琳琳;王诚:为燃料电池做“保湿”[N];科技日报;2006年
8 本报记者 宋剑峰;燃料电池:21世纪的能源主流[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 陈锐;日本燃料电池市场将急剧扩大[N];国际商报;2003年
10 ;燃料电池与汽车行业的革命[N];中国有色金属报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
2 谢春刚;面向质子交换膜燃料电池能量系统的优化设计与性能分析[D];天津大学;2009年
3 詹跃东;质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究[D];昆明理工大学;2010年
4 任远;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的智能建模优化与控制研究[D];上海交通大学;2008年
5 张洁婧;PEMFC电极微观结构模拟[D];天津大学;2012年
6 李奇;质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究[D];西南交通大学;2011年
7 任庚坡;质子交换膜燃料电池性能仿真与水管理的实验研究[D];上海交通大学;2008年
8 王强;固水界面的电化学性质及其对PEMFC的意义[D];武汉大学;2010年
9 段东红;直接硼氢化物燃料电池铜阳极电化学性能研究[D];太原理工大学;2010年
10 卫国爱;车用PEMFC空气供给系统建模及控制策略研究[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘玮琳;车用质子交换膜燃料电池瞬态响应特性研究[D];华南理工大学;2010年
2 杨顺风;PEMFC混合动力系统开发及燃料气体压强非线性控制研究[D];西南交通大学;2010年
3 吴昆;质子交换膜燃料电池动态建模与控制研究[D];武汉理工大学;2011年
4 燕希强;质子交换膜燃料电池双极板的研究[D];大连铁道学院;2001年
5 孟艺飞;小型氢空燃料电池结构及操作条件优化的研究[D];汕头大学;2010年
6 杨曦;质子交换膜燃料电池产业化制约因素研究[D];武汉理工大学;2011年
7 靳东亮;P/Si玻璃基质子交换制备及燃料电池性能研究[D];上海交通大学;2011年
8 张明;基于分数阶微积分的PEMFC建模与辨识[D];北京化工大学;2012年
9 李博;质子交换膜燃料电池的建模与仿真[D];北京化工大学;2012年
10 王志丰;熔融碳酸盐燃料电池分布式发电的鲁棒H_∞控制[D];燕山大学;2010年
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